Considerazioni sulla climatizzazione naturale degli edifici scolastici
Gian Luca Brunetti
The pursuit of energy conservation for heating and cooling school buildings is a difficult process since it requires the balance of opposing aims and the integration of technical solutions which are not always compatible with each other. A partial list of paired objectives which can result in mutual contradictions in the pursuit of the natural ventilation of schools includes: – direct solar gain and solar irradiation (and lighting) control; – adaptability of and regulation of winter & summer systems and cost reduction; – reduction of winter thermal dispersions and pursuit of natural lighting; – natural ventilation and acoustic privacy; – thermal accumulation due to passive solar gain and winter thermal reaction readiness – winter thermal reaction readiness and passive cooling The last two points refer, in particular, to today’s very active discussion between supporters of ‘light’ and ‘heavy’ eco-friendly buildings. This document presents effective proposals with the aim of developing projects to be achieved in a context full of contradictions such as the ones we have presented.
La progettazione architettonica mirata al risparmio energetico per il riscaldamento e il raffrescamento degli edifici scolastici richiede il bilanciamento di finalità talvolta discordanti e reciprocamente incompatibili. Essa è, per questo, un’operazione particolarmente complessa, che richiede una visione a tutto tondo dei problemi in gioco e delle loro possibili soluzioni. Un elenco parziale di coppie di obiettivi o necessità che possono risultare in reciproca contraddizione nel perseguimento della climatizzazione naturale delle scuole comprende: – il guadagno solare diretto e il controllo dell’irraggiamento (e illuminazione) solare nelle aule; – l’adattabilità e la regolabilità degli assetti invernale ed estivo e il contenimento dei costi di costruzione; – la riduzione delle dispersioni termiche invernali e il perseguimento dell’illuminazione naturale nei vani; – la ventilazione naturale delle aule e la privacy acustica; – l’accumulo termico da guadagno solare passivo e la prontezza di risposta termica invernale; – la prontezza di risposta termica invernale e l’attitudine al raffrescamento passivo. I buoni esiti della progettazione bioclimatica appaiono, nel caso degli edifici scolastici, quanto mai legati alla capacità di riconoscere e gestire la complessità degli obiettivi e di operare oculati compromessi tra alternative progettuali vicendevolmente conflittuali.
La ricerca di equilibri tra opposti
Si analizzeranno qui di seguito alcune specificità dei sopra elencati conflitti tra obiettivi, cercando di individuare alcune possibilità di composizione tra di essi.
A. Il conflitto tra auspicabilità del guadagno solare diretto e necessità di controllo dell’irraggiamento solare è il più macroscopico tra quelli in gioco. Esso riguarda anche le costruzioni residenziali (e tante altre) ed è dovuto al fatto che le persone, nella situazione più usuale, che è quella del guadagno solare diretto in un vano attraverso le finestre, vengono a trovarsi all’interno del “collettore solare” costituito dal sistema-vano, che, ancor più quando progettato per dare luogo ad un’elevata efficienza termica, può essere soggetto a sbalzi termici anche consistenti e abbagliamento luminoso. Un modo sensato per ridurre il carico termico che si verifica sulle persone nelle situazioni in oggetto è quello di mirare al riscaldamento dell’aria nei vani, più che delle superfici presenti negli stessi, trasferendo per convezione alle masse di inerzia termica al loro interno una parte consistente dell’energia termica guadagnata nei vani stessi. Una soluzione interessante a questo fine è quella di sfruttare la presenza di schermature interne (nel senso di collocate all’interno dei vani), così da garantire protezione agli abitanti dalla radiazione solare diretta dando nel contempo luogo a riscaldamento dell’aria. Nella situazione descritta, le schermature non dovrebbero trovarsi troppo vicine ai vetri, per non dare luogo a dispersioni termiche eccessive e, per lo stesso motivo, l’aria così preriscaldata dovrebbe al più presto essere allontanata dalla zona dei vetri.
B. Il conflitto tra la necessità di garantire la regolabilità degli assetti invernali ed estivi e la necessità di contenere i costi di costruzione è particolarmente pronunciato perché gli edifici scolastici devono soddisfare utenti caratterizzati (non fosse altro perché numerosi) da una varianza molto elevata di esigenze. In questo quadro, un primo possibile tipo di approccio per la definizione di soluzioni progettuali equilibrate prevede che vengano adottati sistemi di controllo automatico delle schermature solari e dei sistemi di ventilazione, così da consentire una regolazione fine e tempestiva dell’assetto edilizio dipendentemente dalla posizione solare e dalle condizioni meteorologiche. Un secondo possibile tipo di approccio prevede l’abbinamento di una possibilità di controllo stagionale, usualmente manuale e affidata ai gestori degli immobili, dei sistemi di schermatura esterni e una possibilità di controllo in tempo reale, manuale e affidata agli utenti, dei sistemi di schermatura interni e delle aperture di ventilazione. Questa seconda soluzione può essere lievemente meno efficiente, sia perché da un punto di vista termico il controllo stagionale è meno efficiente del controllo estivo, sia perché la schermatura solare operata attraverso una combinazione di elementi schermanti esterni ed elementi schermanti interni è meno efficiente della schermatura solare operata da soli elementi esterni, ma essa da un punto di vista economico può essere molto più conveniente e dunque complessivamente preferibile.
C. Il conflitto tra gli obiettivi della riduzione delle dispersioni termiche invernali e dell’illuminazione naturale dei vani riguarda soprattutto le chiusure edilizie caratterizzate da una esposizione causante un bilancio energetico poco favorevole, come le coperture e le chiusure verticali orientate a est, ovest e nord. In tali posizioni, in particolare le chiusure trasparenti necessarie a garantire l’illuminazione naturale in inverno, se realizzate con componenti ordinari come i doppi vetri danno luogo a dispersioni termiche tanto maggiori quanto maggiore è la loro estensione. Ciò consiglia che tali chiusure siano dimensionate soprattutto in base alle esigenze di illuminazione. Questo conflitto nelle costruzioni scolastiche progettate ex-novo con finalità di riduzione dei consumi energetici può non essere significativo, perlomeno nel caso in cui esse siano progettate privilegiando l’affaccio sud per l’esposizione delle aule. Ma risulta spesso significativo nel caso delle ristrutturazioni, dove i margini di intervento a livello morfologico possono essere modesti. (…)
⇒ l’approfondimento continua sul numero 17-18 de ilProgettoSostenibile
